MĚŘENÍ A VÝPOČTY TEPLOTNÍCH CHARAKTERISTIK & TEPLOTA PŮDY Upraveno za podpory projektu FRVŠ 755/2013/B4/d: Multimediální podklady pro cvičení předmětu Agroklimatologie
Teplota: Fyzikální veličina, která charakterizuje tepelný stav hmoty Jednotka SI kelvin (K) v meteorologii stupnice Celsiova ( C) Fahrenheitova ( F), Rankin atp.
Stupně Celsia t = T T 0, Kelviny kde T 0 = 273,15 K 0 C = 273,15 K 10 C = 283,15 K
Přístroje = teploměry
A) PŘÍSTROJE OBJEMOVÉ: - využití změny objemu látky, - TEPLOMĚRY RTUŤOVÉ, LIHOVÉ teploměr meteorologický staniční teploměr meteorologický maximální teploměr meteorologický minimální teploměry půdní
B) PŘÍSTROJE DEFORMAČNÍ: - Různá tepelná roztažnost dvou mater. (BIMETAL) - Mechanická deformace - Využití v termografu (páska = TERMOGRAM)
C) PŘÍSTROJE ELEKTRICKÉ: - využití změny elektrických vlastností kovů v závislosti na změně teploty, - vysoká přesnost a možnost různého umístění - TERMOČLÁNKY (aktivní), ODPOROVÉ TEPLOMĚRY (pasivní),
Odporový teploměr
Usazení elektrického teploměru
Usazení elektrického teploměru
Usazení elektrického teploměru
D) PŘÍTROJE ZALOŽENÉ NA MĚŘENÍ IČ ZÁŘENÍ: - využití platnosti Stefan-Boltzmanova zákona - stanovení povrchové teploty různých mater.
CHYBY MĚŘENÍ: a) subjektivní (př. při odečetu objemových teploměrů) b) objektivní (vznikají při výrobě přístrojů, proto nutno cejchovat)
Průměrná denní teplota vzduchu: t 7 + t 14 + 2 x t 21 td = ----------------------- 4
Pravý denní průměr teploty: vypočítá se z teplot vzduchu naměřených v jednotlivých hodinách kalendářního dne 24 S t i i=1 t d = ----------- 24 pozn.: v dlouhodobé řadě měření se tato hodnota liší od prům. den. teploty o 1-2%
Orientační odhad: t max + t min t d = ---------------- 2
Průměrná denní teplota půdy!!!: t 7 + t 14 + t 21 td = ---------------- 3
Porovnání různých způsobů výpočtu průměrné teploty
Srovnání měsíčních teplot z Liberce za rok 1985 s hodnotami za období 1901-1950 měsíc 1985 1901-1950 leden -6,97-2,60 únor -5,55-1,70 březen 2,28 2,00 duben 7,26 6,60 květen 13,43 12,00 červen 12,69 14,90 červenec 16,57 16,70 srpen 16,40 15,70 září 12,39 12,30 říjen 8,13 7,50 listopad 0,23 2,50 prosinec 2,39-1,00
Hodnocení teplotních charakteristik:
Hodnocení teplotních charakteristik: Stanice Lysá Hora: leden únor březen duben květen červen čevenec srpen září říjen listopad prosinec průměr 1961-2000 -5.8-5.3-2.5 2.1 7.6 10.6 12.3 12.4 8.7 4.5-1.2-4.7 rok 2000-7.3-3.8-2.7 5.6 10.6 12.6 11.1 14.5 7.9 8.2 2.4-1.7 Říjen-březen Vyhodnoťte podle následující tabulky: duben-září zimní půlrok Teplotní charakteristika měsíce letní půlrok n + 4,6 C a více mimořádně teplý n + 3,1 C a více n + 3,1 C až 4,5 C velmi teplý n + 2,1 C až 3,0 C n + 1,6 C až 3,0 C teplý n + 1,1 C až 2,0 C n - 1,5 C až + 1,5 C normální n - 1,0 C až + 1,0 C n - 3,0 C až -1,6 C studený n - 1,1 C až -2,0 C n - 4,5 C až -3,1 C velmi studený n -2,1 C až -3,0 C n - 4,6 C a méně mimořádně studený n - 3,1 C a méně
Mrazový den Ledový den Arktický den Letní den Tropický den Tropická noc t min < -0.1 o C t max < -0.1 C t max < -10 C t max > 25 o C t max > 30 o C t min > 20 o C
1985 arktický ledový mrazový letní tropický 1926-1950 arktický ledový mrazový letní tropický leden 6 20 29 0 0 leden 1,4 15,6 26,2 0,0 0,0 únor 3 17 22 0 0 únor 0,6 9,9 22,9 0,0 0,0 březen 0 1 17 0 0 březen 0,0 2,9 20,3 0,0 0,0 duben 0 0 7 0 0 duben 0,0 0,1 8,9 0,2 0,0 květen 0 0 0 4 0 květen 0,0 0,0 2,9 2,9 0,1 červen 0 0 0 2 0 červen 0,0 0,0 0,1 6,7 0,7 červenec 0 0 0 8 0 červenec 0,0 0,0 0,0 9,6 1,4 srpen 0 0 0 7 1 srpen 0,0 0,0 0,0 8,3 1,2 září 0 0 0 0 0 září 0,0 0,0 0,3 2,9 0,5 říjen 0 0 9 0 0 říjen 0,0 0,1 5,1 0,0 0,0 listopad 0 8 22 0 0 listopad 0,0 1,5 12,4 0,0 0,0 prosinec 0 5 10 0 0 prosinec 0,6 11,8 23,9 0,0 0,0
Dny Průměrný výskyt charakteristických dnů v jednotlivých měsících za období 1926-1950
Dny Výskyt charakteristických dnů v jednotlivých měsících za rok 1985
TEPLOTA PŮDY
Průměrná denní teplota půdy: t 7 + t 14 + t 21 t dp = ----------------- 3
Průměrná denní teplota půdy:
TEPLOTA VZDUCHU vs. TEPLOTA PŮDY: Průměrná roční teplota vzduchu vs. průměrná roční teplota půdy v 50 cm
TEPLOTA VZDUCHU vs. TEPLOTA PŮDY: Průměrná měsíční teplota vzduchu vs. průměrná roční teplota půdy v 50 cm
TEPLOTA VZDUCHU vs. TEPLOTA PŮDY: sestrojte obdobný graf pro Vámi zvolenou stanici nebo nejbližší dostupnou stanici s údaji o teplotě půdy Teplota půdy v 10, 50 a 100 cm (nejbližší dostupná stanice) vs. Teplota vzduchu
Interpolace chybějících dat
METODA-A: 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 A C B C 9,8 8,6 9,8 10,4 9,2 8,1 9,3 10,2 9,4 9,3 8,0 9,7 10,5 X 8,0 8,6 10,0 9,1 ÚKOL: interpolujte chybějící hodnotu průměrné roční teploty
Jak na to??: 1) určíme rozdíl teplot mezi stanicemi A a B v jednotlivých letech 2) vypočteme průměr z takto získaných rozdílů 3) tento průměr odečteme od hodnoty teploty na stanici A
Tak do toho 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 A C B C 9,8 8,6 9,8 10,4 9,2 8,1 9,3 10,2 9,4 9,3 8,0 9,7 10,5 X 8,0 8,6 10,0 9,1 8,9 ÚKOL: interpolujte chybějící hodnotu průměrné roční teploty
Jak určím teplotu pro libovolnou plochu v krajině? 1) najdu nejbližší meteorologickou stanici 2) zjistím nadmořskou výšku stanice a sledované plochy 3) použiji klimatický gradient
Závislost teploty na nadmořské výšce LEDEN:
Závislost teploty na nadmořské výšce ČERVENEC:
ROK: Závislost teploty na nadmořské výšce
Výpočet klimatického gradientu: 1) zjistíme dostupné meteorologické stanice v oblasti (např. Jeseníky) 2) seřadíme meteo stanice podle jejich nadmořské výšky 3) vymezíme výškové intervaly (0-100 m; 101-200 m.) 4) vypočteme průměrnou teplotu vzduchu ze všech meteo stanic v jednotlivých intervalech 5) pro každý interval vypočteme průměrnou výšku z nadmořských výšek příslušných stanic 6) sestrojíme graf závislosti průměrné teploty vzduchu na nadmořské výšce
1) zjistíme dostupné meteorologické stanice v oblasti (např. Jeseníky)
2) seřadíme meteo stanice podle jejich nadmořské výšky Lokalita Nadm.výška Prům. roční teplota Žďárský potok 1078 m 3,4 Železná 762 m 4,9 Horní Lipová 740 m 4,9 Rejvíz 737 m 5,3 Heřmanovice 625 m 5,8 Domašov 559 m 6,3 Jeseník 423 m 7,1
3) vymezíme výškové intervaly (0-100 m; 101-200 m.) 4) vypočteme průměrnou teplotu vzduchu ze všech meteo stanic v jednotlivých intervalech 5) pro každý interval vypočteme průměrnou výšku z nadmořských výšek příslušných stanic Intervaly Lokalita Prům. teplota Průmnadm. výška 400-500 Jeseník 7,1 423 501-600 Domašov 6,3 559 601-700 Heřmanovice 5,8 625 701-800 Rejvíz, Železná, Horní Lipová (5,3+4,9+ 4,9)/3 = 5,0 (737+740+ 762)/3 = 746 801-900 - - - 901-1000 - - - 1001-1100 Žďárský potok 3,4 1078
6) sestrojíme graf závislosti průměrné teploty vzduchu na nadmořské výšce
Klimatický teplotní gradient v jednotlivých měsících:
Teplotní rekordy: Absolutní maximum teploty vzduchu: SVĚT 57,8 C Mexiko (1933); Libye (1922) ČR 40,2 C - Praha-Úhříněves (277 m n.m.) 1983 ČR 40,4 C Dobřichovice (205 m n.m.; 20. 8. 2012, 16:20) Absolutní minimum teploty vzduchu: SVĚT - -89,6 C Vostok (3 488 m n.m. 1983) ČR - -42,2 C Litvínovice (391 m n.m.) 1929 Jaká je amplituda teploty pro naši planetu? Jaká je amplituda teploty pro ČR? Jaká je amplituda pro Vaši meteorologickou stanici?
Děkuji za pozornost!! Upraveno za podpory projektu FRVŠ 755/2013/B4/d: Multimediální podklady pro cvičení předmětu Agroklimatologie